一种VOCs气体治理多联供的方法及治理装置与流程

本发明涉及vocs处理技术领域，具体地说是一种vocs气体治理多联供的方法及治理装置。

背景技术：

目前vocs气体主要有以下两种处理方法：

一、vocs气体的高温燃烧方法

对于含有nh3、ch2＝chcho、ch2h5nh2、c6h4(ch3)2、c6h5ch3、c6h5oh、hcho、ch3sh等的vocs气体，只有在680～820℃的高温下才能氧化分解，所以其最有效最简捷最环保的治理方法就是直接燃烧。其燃烧方法不外乎两种形式：

(1)直燃废气焚烧炉tnv：废气的有害物质浓度≤2000ppm时，利用辅助燃料燃烧所发生热量，把可燃的有害气体的温度提高到反应温度，从而发生氧化分解。适用于喷涂、烘干设备、石油化工、医药等行业散发的有害气体特别有机废气中含水溶性或粘性物质及高分子物质的气体净化处理。voc气体的成分主要是：nh3、ch2＝chcho、ch2h5nh2、c6h4(ch3)2、c6h5ch3、c6h5oh、hcho、ch3sh等，废气燃烧反应的温度为680～820℃。

(2)蓄热式焚烧炉rto：有机废气浓度在100ppm—20000ppm之间时，采用陶瓷蓄热材料吸收、释放热量；将预热到≥760℃的有机废气在燃烧室发生氧化反应，使废气中的vocs氧化分解成co2和h2o，从而得到净化。主要适用于喷漆、涂装、涂布、化工、石化等行业各种有机污染物，特别是粘性大的有机污染物的处理。

而无论直燃废气焚烧炉tnv或者蓄热式焚烧炉rto，其运行费用巨大这是全行业公认的事实。由于烟气排放标准的限制，直燃废气焚烧炉tnv或者蓄热式焚烧炉rto不能使用煤或者油作为燃料，而只能使用天然气。

二、vocs气体的低温催化氧化分解方法

vocs气体在200～300℃低温状态下，能被催化氧化分解。

所以目前对vocs气体最有效、最简捷、最环保的治理方法就是在催化剂的作用下燃烧，“难治之物，一烧了之”。其传统燃烧方式就是利用催化净化装置rco，将含有vocs气体的废气利用催化剂做中间体，把废气加热到200～300℃，一般为280℃进行催化燃烧，使废气中的vocs氧化分解成co2和h2o，使之变成无害。

但是催化净化装置rco其运行费用巨大，这是全行业公认的事实，而由于烟气排放标准的限制，催化净化装置rco不能使用煤或者燃油作为燃料提供热能，从而只能使用天然气。据统计实际运用中，10wm³/h的vocs气体治理费，仅天然气和电费开支，就达到200万元/年以上。

目前政府鼓励天然气发电，采用天然气清洁燃料，充分利用可再生能源、储能和高效能源供应技术，减少有害物的排放。采用天然气发电，其成本低、无线损，电价便宜，清洁环保且无二次污染，其优势非常显著。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有vocs气体治理技术的不足，将有害的vocs气体替代天然气发电机组中所需的空气用于发电，同时因天然气发电机组缸内燃烧温度远高于vocs气体氧化分解所需的温度，正好用于高温氧化分解vocs气体，实现废气无害化利用，而超出天然气发电机组所需量的vocs气体还可以通过天然气发电机组排出的高温尾气进行混合或热交换至200～300℃后，再进行催化燃烧成无害的co2、h2o后排空。

为实现上述目的，设计一种vocs气体治理多联供的方法，其特征在于采用如下处理步骤：

(1)将收集到的vocs气体通过气体浓缩装置进行浓缩预处理，得vocs浓缩气体；

(2)按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，如果vocs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则vocs浓缩气体替代该部分空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组的燃烧室内的高温氧化分解；当vocs浓缩气体量>天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的vocs浓缩气体和相应的天然气，这部分vocs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；而其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机组排出的450～500℃的高温尾气混合或热交换使之达到200～300℃，并以催化剂做中间体，使其余浓缩后vocs气体催化燃烧成co2、h2o后再排空；催化燃烧后的烟气还与新风换热后用于其它需要换热的系统；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35∶1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5∶1。

所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机组排出的高温尾气混合或热交换使之达到200～300℃再催化燃烧的方法如下：

将天然气发电机组排出的高温尾气输入催化炉内催化燃烧，催化炉排出的催化氧化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程；其余vocs浓缩气体输入所述烟气换热器的壳程经催化氧化燃烧后的烟气换热预热后再进入催化炉与后续天然气发电机组排出的高温尾气混合，使其余vocs浓缩气体达到200～300℃，并以催化炉内的催化剂做中间体，使其余vocs浓缩气体催化燃烧分解成co2、h2o；而烟气换热器的管程出口排出的换热的后的催化氧化燃烧后的烟气再进入预热换热器的管程与预热换热器的壳程内通入的新风进行换热，二次换热后的催化氧化燃烧后的烟气再排空，而换热后的新风再用于所述其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热。

所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机组排出的高温尾气混合或热交换使之达到200～300℃再催化燃烧的方法如下：

在催化炉的燃烧室内设换热管；

将天然气发电机组排出的高温尾气通入换热管通过催化炉的燃烧室对换热管内的高温尾气进一步加热升温，然后再依次进入尾气换热器的管程、预热换热器的管程换热后排空；预热换热器的壳程进口再通入新风，预热换热器的壳程出口排出的换热后的新风再用于所述其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热；

同时，催化炉排出的催化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程换热后再排空；其余vocs浓缩气体进入烟气换热器的壳程，通过烟气换热器的管程中的催化燃烧后的烟气的余热对其余浓缩vocs气体进行第一次预加热；第一次预加热后的其余浓缩vocs气体再进入尾气换热器的壳程，通过尾气换热器的管程内的经催化炉换热后的高温尾气对第一次预加热后的其余vocs浓缩气体进行第二次预加热到200～300℃，第二次预加热后的其余vocs浓缩气体再进入催化炉的燃烧室，利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧，使浓缩vocs气体分解成co2和h2o。

所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机组排出的高温尾气混合或热交换使之达到200～300℃再催化燃烧的方法如下：

在催化炉的燃烧室内设换热管，将天然气发电机组排出的高温尾气通入换热管通过催化炉的燃烧室对换热管内的高温尾气进一步加热升温，然后再依次进入尾气换热器的管程、预热换热器的管程换热后排空；预热换热器的壳程进口再通入新风，预热换热器的壳程出口排出的换热后的新风再用于所述其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热；

同时，催化炉排出的催化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程换热后再排空；其余vocs浓缩气体分别进入烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程，以通过烟气换热器的管程中的催化燃烧后的烟气的余热对烟气换热器的壳程中的其余浓缩vocs气体进行预加热，同时通过尾气换热器的管程中经催化炉换热后的高温尾气对尾气换热器的壳程中的其余浓缩vocs气体进行预加热；

经烟气换热器壳程出口及尾气换热器的壳程出口出来的换热至200～300℃的其余浓缩vocs气体再一起输入到催化炉中利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧，使其余浓缩vocs气体分解成co2和h2o。

所述浓缩预处理是将收集到的vocs气体浓缩至1/10～1/25。

所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

所述天然气发电机组排出的高温尾气的温度在450～500℃。

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、预热换热器、烟囱；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路依次连接烟气换热器的壳程、催化炉的第一进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口、催化炉的第二进气口；催化炉的烟气出口依次连接烟气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、尾气换热器、预热换热器、烟囱；所述催化炉的燃烧室内设有换热管；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路依次连接烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程、催化炉的燃气进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口、催化炉的换热管、尾气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、尾气换热器、预热换热器、烟囱；所述催化炉的燃烧室内设有换热管；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路的输出端分两路分别连接烟气换热器的壳程进口、尾气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口、尾气换热器的壳程出口再并管后连接催化炉的燃气进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口再依次连接催化炉的换热管、尾气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

本发明与现有技术相比，利用现有天然气发电机组高温燃烧部分vocs，不但利用废气产生电能，而且节省了单纯为了治理vocs气体的环保设备rco的高额投入，也节省了rco设备运行过程中需要消耗的天然气，还能充分利用尾气预热，实行供热或供冷实现治气多联供。

附图说明

图1为本发明实施例1中处理工艺的流程框图。

图2为本发明实施例2中处理工艺的流程框图。

图3为本发明实施例3中处理工艺的流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步地说明。

本发明中，vocs气体催化氧化所采用的具体催化剂，可根据vocs气体组分的不同，而选择不同的催化剂，具体参见2003出版的《全国大气环境学术会议》中的“vocs净化催化剂”一文，本发明中不做展开描述。

实施例1

参见图1，一种vocs气体用于发电的处理装置，其特征在于：包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、预热换热器、烟囱；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路依次连接烟气换热器的壳程、催化炉的第一进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口、催化炉的第二进气口；催化炉的烟气出口依次连接烟气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

还包括若干流量计、若干温度计、若干自控阀门及控制系统。

通过上述处理装置进行如下处理：

(1)将收集到的vocs气体通过气体浓缩装置进行浓缩预处理，得vocs浓缩气体；所述浓缩预处理是将收集到的vocs气体浓缩至1/10～1/25；

(2)按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，如果vocs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则vocs浓缩气体替代空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组的燃烧室内的高温氧化分解；当vocs浓缩气体量>天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的vocs浓缩气体和相应的天然气，这部分vocs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35∶1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5∶1；

而其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机排出的温度在450～500℃，一般为450℃的高温尾气混合使之达到200～300℃，一般达到280℃，并以催化剂做中间体，使其余浓缩后vocs气体催化燃烧成co2、h2o后再排空；催化燃烧后的烟气还与新风换热后用于其它需要换热的系统。

本例中，所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机组排出的高温尾气混合使之达到200～300℃再催化燃烧的方法，采用混合模式，具体如下：将天然气发电机组排出的高温尾气输入催化炉内催化燃烧，催化炉排出的催化氧化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程；其余vocs浓缩气体输入所述烟气换热器的壳程经催化氧化燃烧后的烟气换热预热后再进入催化炉与后续天然气发电机组排出的高温尾气混合，使其余vocs浓缩气体达到200～300℃，并以催化炉内的催化剂做中间体，使其余vocs浓缩气体催化燃烧分解成co2、h2o；而烟气换热器的管程出口排出的换热的后的催化氧化燃烧后的烟气再进入预热换热器的管程对预热换热器的壳程内通入的新风进行换热，二次换热后的催化氧化燃烧后的烟气再排空，而换热后的新风再用于其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热。

实施例2

参见图2，一种vocs气体用于发电的处理装置，其特征在于：包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、尾气换热器、预热换热器、烟囱；所述催化炉的燃烧室内设有换热管；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路依次连接烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程、催化炉的燃气进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口、催化炉的换热管、尾气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

还包括若干流量计、若干温度计、若干自控阀门及控制系统。

通过上述处理装置进行如下处理：

(1)、将收集到的vocs气体通过气体浓缩装置进行浓缩预处理，得vocs浓缩气体；所述浓缩预处理是将收集到的vocs气体浓缩至1/10～1/25；

(2)、按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，如果vocs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则vocs浓缩气体替代空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；当vocs浓缩气体量>天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的vocs浓缩气体和相应的天然气，这部分vocs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35∶1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5∶1；

而其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机排出的温度在450～500℃的高温尾气热交换使之达到200～300℃，一般达到280℃，并以催化剂做中间体，使其余浓缩后vocs气体催化燃烧成co2、h2o后再排空。

本例中，所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机排出的高温尾气热交换使之达到200～300℃再催化燃烧的方法，采用串联模式，具体如下：在催化炉的燃烧室内设换热管，将天然气发电机组排出的高温尾气通入换热管通过催化炉的燃烧室对换热管内的高温尾气进一步加热升温，然后再依次进入尾气换热器的管程、预热换热器的管程后排空；预热换热器的壳程进口再通入新风，换热器的壳程出口排出的换热后的新风再用于其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热；同时，催化炉排出的催化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程后再排空；同时，其余vocs浓缩气体进入烟气换热器的壳程，通过烟气换热器的管程中的催化燃烧后的烟气的余热对其余浓缩vocs气体进行第一次预加热；第一次预加热后的其余浓缩vocs气体再进入尾气换热器的壳程，通过尾气换热器的管程内的经催化炉换热后的高温尾气对第一次预加热后的其余vocs浓缩气体进行第二次预加热到200～300℃，第二次预加热后的其余vocs浓缩气体再进入催化炉的燃烧室，并利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧到，使浓缩vocs气体分解成co2和h2o。

实施例3

参见图3，一种vocs气体用于发电的处理装置，其特征在于：包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化炉、烟气换热器、尾气换热器、预热换热器、烟囱；所述催化炉的燃烧室内设有换热管；所述的vocs气体浓缩装置的输出端分两路，一路的输出端分两路分别连接烟气换热器的壳程进口、尾气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口、尾气换热器的壳程出口再并管后连接催化炉的燃气进气口；另一路依次连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口再依次连接催化炉的换热管、尾气换热器的管程、预热换热器的管程、烟囱的进口；预热换热器的壳程出口连接其它需要换热的系统。

所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

还包括若干流量计、若干温度计、若干自控阀门及控制系统。

通过上述处理装置进行如下处理：

(1)、将收集到的vocs气体通过气体浓缩装置进行浓缩预处理，得vocs浓缩气体；所述浓缩预处理是将收集到的vocs气体浓缩至1/10～1/25；

(2)、按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，如果vocs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则vocs浓缩气体替代空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；当vocs浓缩气体量>天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的vocs浓缩气体和相应的天然气，这部分vocs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35∶1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5∶1；

而其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机排出的温度在450～500℃的高温尾气热交换使之达到200～300℃，一般达到280℃，并以催化剂做中间体，使其余浓缩后vocs气体催化燃烧成co2、h2o后再排空。

本例中，所述其余vocs浓缩气体通过与天然气发电机排出的高温尾气热交换使之达到200～300℃再催化燃烧的方法，采用并联模式，具体如下：在催化炉的燃烧室内设换热管，将天然气发电机组排出的高温尾气通入换热管通过催化炉的燃烧室对换热管内的高温尾气进一步加热升温，然后再依次进入尾气换热器的管程、预热换热器的管程换热后排空；预热换热器的壳程进口再通入新风，预热换热器的壳程出口排出的换热后的新风再用于所述其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括vocs脱附系统、制冷、供热；同时，催化炉排出的催化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程换热后再排空；其余vocs浓缩气体分别进入烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程，以通过烟气换热器的管程中的催化燃烧后的烟气的余热对烟气换热器的壳程中的其余浓缩vocs气体进行预加热，同时通过尾气换热器的管程中经催化炉换热后的高温尾气对尾气换热器的壳程中的其余浓缩vocs气体进行预加热；经烟气换热器壳程出口及尾气换热器的壳程出口出来的换热至200～300℃的其余浓缩vocs气体再一起输入到催化炉中利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧，使其余浓缩vocs气体分解成co2和h2o。